(专题)伏安法测电阻.doc

高考专题 彭春菊电学实验中两种电表和两种控制电路接法的选择伏安法测电阻1.伏安法根据部分电路的欧姆定律I可知，电阻R，因此，只要用电压表测出电阻两端的电压U，用电流表测出通过电阻的电流I，就可以求出未知电阻的阻值R。利用电压表和电流表测电阻的方法，叫做伏安法。2.伏安法测电阻的原理部分电路欧姆定律：R 3.伏安法测电阻的两种接法问题：现有下列仪器：电源、电压表、电流表、电键和特测电阻各一只，请同学们设计测量电阻的电路图.AVR有两种测量电路外接法由于电流表接在电压表跨接的两点以外的电路中，故称为外接法。外接法电路如右图所示。AVR内接法由于电流表接在电压表跨接的两点以内的电路中，故称为内接法。内接法电路如右图所示。4.伏安法测电阻的误差分析问题：在外接法和内接法测量电路中，如果是理想情况，即电流表内阻为零，电压表的电阻趋近于无穷大，两种电路的测量结果怎样？（相同）我们在初中讨论的就是这种理想情况。但是实际中，由于电压表和电流表本身具有内阻，把它们连入电路中以后，不可避免地要改变被测电路中的电压和电流，给测量结果带来误差。下面对两种接法的误差作一分析。外接法的误差请同学们思考：问题：用外接法电路测量时，电压表测量的是哪里的电压？（是待测电阻两端的电压）问题：电流表测量的是通过待测电阻的电流吗？为什么？不是。因为电压表有分流，所以电流表测出的是通过待测电阻和电压表的电流之和。问题：电流表的读数比实际流过待测电阻的电流大还是小？（大）a误差产生的原因由于电压表的分流作用。b测量值与真实值之间的关系R测R真在外接法中，测量的是待测电阻与电压表并联后的总电阻，由上面的公式可知R测R真问题：若已知电压表的内阻RV，待测电阻的测量值R测，怎样求得待测电阻的真实值R真呢？分析：外接法测得的电阻R测是待测电阻与电压表电阻的并联值，即R测解得：R真内接法的误差请同学们思考：问题：用内接法电路测量时，电流表测量的是哪里的电流？（电流表测量的是通过待测电阻的电流）问题：电压表测量的是待测电阻两端的电压吗？为什么？不是。因为电流表要分去一部分电压，所以电压表测出的是加在待测电阻与电流表两端的电压之和。问题：电压表的读数比待测电阻两端的实际电压大还是小？（大）a误差产生的原因由于电流表的分压作用。b测量值与真实值之间的关系R测R真 RA在内接法中，测量的是待测电阻与电流表串联后的总电阻，由上面的公式可知R测R真问题：若已知电流表的内阻RA，待测电阻的测量值R测，怎样求得待测电阻的真实值？分析：内接法测得的电阻R测是待测电阻与电流表电阻的串联值，即R测RAR真解得：R真R测RA5.伏安法测电阻的电路选择（1）定量判定法通过上述分析可以知道：无论采用电流表外接法还是电流表内接法，测量电阻都有误差，那么哪种电路的测量结果更接近待测电阻的真实值呢？当RVRx时，电压表分流作用小，采用电流表外接法若待测电阻的阻值比电压表内阻小得越多，因电压表分流引起的误差就越小，故采用电流表外接法。若RxRA，电流表的分压作用小，采用电流表内接法若待测电阻的阻值比电流表内阻大得越多，因电流表的分压而引起的误差越小，故采用电流表内接法。当Rx时，电流表分压作用小，应选用内接法。Rx时，电压表分流作用小，应选用外接法。当=时，电流表分压作用和电压表分流作用相差不大，两种方法均可（2）试触法abc在、均不知的情况下，可采用试触法。如图所示，分别将a端与b、c接触，如果前后两次电流表示数比电压表示数变化明显，说明电压表分流作用大，应采用内接法；如果前后两次电压表示数比电流表示数变化明显，说明电流表分压作用大，应采用外接法。甲乙控制电路的选择滑动变阻器的分压、限流接法：为了改变测量电路（待测电阻）两端的电压（或通过测量电路的电流），常使滑动变阻器与电源连接作为控制电路，滑动变阻器在电路中主要有两种连接方式。如图（甲）为滑动变阻器的限流式接法，为待测电阻。它的接线方式是电源、滑动变阻器与待测电阻三者串联。对待测电阻供电电压的最大调节范围是：(是待测电阻，R是滑动变阻器的总电阻，不计电源内阻)。如图（乙）是滑动变阻器的分压式接法。接线方式是电源与滑动变阻器组成闭合电路，而被测电路与滑动变阻器的一部分电阻并联，该接法对待测电阻供电电压的调节范围是：（不计电源内阻时）。选取接法的原则：要求负载上电压或电流变化范围大，且从零开始连续可调，须用分压式接法。负载电阻Rx R变 时，须用分压式接法，此时若采用限流式接法对电路基本起不到调节作用。 采用限流电路时，电路中的最小电流（电压）仍超过电流表的量程或超过用电器的额定电流（电压）时，应采用变阻器的分压式接法。负载电阻的阻值Rx小于滑动变阻器的总电阻R或相差不大，并且电压表、电流表示数变化不要求从零开始起调，可用限流式接法。两种电路均可使用时应优先用限流式接法，因为限流电路结构简单，能耗小。当有两个变阻器供选择时，在满足电流、电压调节范围的情况下，选小电阻，这样调节的电压、电流变化就较均匀，移动相同距离，阻值变化小。巩固练习1.某同学用伏安法测一个未知电阻的阻值，他先将电压表接在a点，读得两表示数分别为U13.0 V，I13.0 mA，然后将电压表改接在b点，读得两表示数分别为U22.9 V,I24.0 mA，如图所示，由此可知电压表应接到_点误差较小，测得Rx值应为_.解析：两种接法中两表示数变化分别为：UU1U2（3.02.9 ）V0.1 VII2I1（4.03.0 ）mA1.0 mA则，很明显，电流表示数变化较电压表示数变化明显，这说明电压表的分流作用较大，为了减小误差，应采用电流表内接法，即电压表应接到a点。当电压表接a点时，Rx1000。2.电流表的内阻约为0.1，电压表的内阻约为10k,若待测电阻约为5，用伏安法测其电阻，应采用电流表 接法，若待测电阻约为500,用伏安法测其电阻，应采用电流表 接法。答案：外接法 内接法总结为：“大内偏大，小外偏小”，即大电阻采用电流表内接法，测量结果偏大；小电阻采用电流表外接法，测量结果偏小。3.在伏安法测电阻的实验中，实验室备有下列器材：A待测电阻R，阻值约为10左右B电压表Vl，量程6V，内阻约2kC电压表V2，量程15V，内阻约10kD电流表Al，量程0.6A，内阻约0.2E电流表A2，量程3A，内阻约0.02F电源：电动势E=12VG滑动变阻器l，最大阻值10，最大电流为2AH滑动变阻器2，最大阻值50，最大电流为0.2AI导线、电键若干(1)为了较精确测量电阻阻值，在上述器材中选出该实验所用器材_(填器材前面的字母代号)。(2)在虚线框内画出该实验电路图。答案：(1)ABDFGI (2)外接、分压电路 （图略）4.一只小灯泡，标有“3V、0.6W”字样。现用右下图给出的器材测量该小灯泡正常发光时的电阻R1。（滑动变阻器最大阻值为10；电源电动势为12V，内阻为1；电流表内阻为1，电压表的内阻为10k）。（1）在设计电路的过程中，为了尽量减小实验误差，电流表应采用 （选填“内接”或“外接”）法。滑动变阻器的连接方式应采用 （选填“分压式”或“限流式”）（2）将你所设计的实验电路图（尽量减小实验误差）画在左下方的虚线框中。（3）用笔画线当导线，根据设计的电路图将实物图连成完整的电路（图中有三根导线已经